Rețele

O rețea de calculatoare reprezintă un ansamblu de două sau mai multe calculatoare interconectate și alte dispozitive periferice, cum ar fi imprimante, scanere sau servere, care comunică între ele pentru a partaja resurse (hardware și software) și informații. Scopul principal al unei rețele este de a facilita schimbul de date, colaborarea și utilizarea eficientă a resurselor disponibile. 

Pentru ca o rețea să funcționeze, sunt necesare mai multe componente esențiale care lucrează împreună:

• Stații de lucru (Workstations) / Noduri (Nodes): Acestea sunt calculatoarele sau dispozitivele (laptopuri, tablete, smartphone-uri, servere) conectate la rețea. Fiecare nod are o adresă unică pentru a fi identificat în rețea.

• Placă de rețea (Network Interface Card - NIC): Este o componentă hardware (fie o placă de extensie, fie integrată pe placa de bază) care permite unui calculator să se conecteze fizic la o rețea. Fiecare NIC are o adresă MAC (Media Access Control) unică la nivel mondial.

• Mediu de transmisie: Reprezintă calea fizică prin care datele călătoresc între dispozitive. Acesta poate fi:

  • Cabluri:

    • Cablu UTP/FTP (Twisted Pair): Cel mai comun tip, folosit în rețelele Ethernet, disponibil în diferite categorii (Cat5e, Cat6, Cat7).

    • Cablu Coaxial: Folosit istoric în rețelele Ethernet mai vechi și încă prezent în rețelele de televiziune prin cablu.

    • Fibră optică: Oferă viteze de transmisie foarte mari și pe distanțe lungi, fiind imun la interferențele electromagnetice.

  • Unde radio (Wireless): Folosite pentru rețelele Wi-Fi, Bluetooth și rețelele celulare (3G, 4G, 5G), unde datele sunt transmise prin aer.

• Echipamente de interconectare:

  • Hub: Un dispozitiv simplu care primește date de la un port și le retransmite tuturor celorlalte porturi. Este ineficient și depășit.

  • Switch: Un dispozitiv inteligent care trimite datele doar către portul de destinație specific, îmbunătățind eficiența și securitatea rețelei.

  • Router: Un dispozitiv esențial care conectează rețele diferite și direcționează traficul de date între ele. Routerele sunt responsabile pentru funcționarea Internetului.

  • Punct de acces wireless (Wireless Access Point - WAP): Permite dispozitivelor wireless să se conecteze la o rețea cu fir.

• Software de rețea: Include sisteme de operare de rețea (ex: Windows Server, Linux), protocoale de rețea, drivere pentru plăcile de rețea și aplicații client-server.

Rețelele pot fi clasificate după diferite criterii, cel mai comun fiind aria geografică pe care o acoperă:

• LAN (Local Area Network): Rețele care acoperă o arie geografică restrânsă, cum ar fi o clădire, un birou, o casă sau un campus. Sunt rapide și utilizate pentru a conecta computere personale, imprimante și servere locale. Exemple: rețeaua dintr-o sală de clasă sau dintr-o companie mică.

• WAN (Wide Area Network): Rețele care se întind pe o arie geografică extinsă, conectând LAN-uri din locații diferite (orașe, țări, continente). Internetul este cel mai mare exemplu de WAN. Vitezele sunt, în general, mai mici decât cele din LAN-uri.

• MAN (Metropolitan Area Network): O rețea care acoperă o zonă geografică de dimensiuni medii, cum ar fi un oraș sau o aglomerare urbană. Este, de obicei, mai mare decât un LAN, dar mai mică decât un WAN. Exemple: rețelele de cablu TV sau rețelele municipale care conectează instituții publice dintr-un oraș.

• PAN (Personal Area Network): Rețele de arie foarte mică, utilizate pentru a conecta dispozitive personale în imediata proximitate a utilizatorului. Exemple: conectarea unui smartphone la căști Bluetooth sau a unui laptop la o imprimantă wireless.

• CAN (Campus Area Network): Un tip de rețea care acoperă o zonă geografică mai mare decât un LAN, dar mai mică decât un MAN, de obicei un campus universitar sau o zonă industrială mare, interconectând mai multe LAN-uri.

Internetul este o rețea globală de calculatoare, un sistem gigantic de rețele interconectate, accesibile publicului, care utilizează suita de protocoale TCP/IP pentru a comunica. Este cea mai mare și mai cunoscută rețea WAN din lume.

• Istoric pe scurt: A evoluat din ARPANET, o rețea de cercetare finanțată de Departamentul Apărării al SUA, creată în anii 1960. La începutul anilor 1990, odată cu apariția World Wide Web-ului (WWW) și a browserelor grafice, Internetul a devenit accesibil publicului larg, transformând radical modul în care comunicăm, lucrăm, ne informăm și ne divertim.

• Servicii principale: Oferă o multitudine de servicii, printre care:

  • World Wide Web (WWW): Sistemul de documente și alte resurse web interconectate prin hiperlinkuri și URL-uri.

  • E-mail: Serviciul de mesagerie electronică.

  • Transfer de fișiere (FTP): Pentru încărcarea și descărcarea de fișiere.

  • Mesagerie instantanee: Aplicații precum WhatsApp, Messenger, Telegram.

  • VoIP (Voice over IP): Apeluri vocale și video peste Internet (ex: Skype, Zoom).

  • Streaming media: Netflix, YouTube, Spotify.

• Funcționare: Internetul funcționează pe baza ideii de comutare de pachete, unde datele sunt împărțite în bucăți mici (pachete), trimise independent prin rețea și reasamblate la destinație. Routerele sunt dispozitivele cheie care dirijează aceste pachete pe cea mai bună cale disponibilă.

Un intranet este o rețea privată, accesibilă doar membrilor unei organizații (companie, instituție de învățământ, guvern). Utilizează tehnologii și protocoale standard de Internet (TCP/IP, HTTP, FTP) pentru a facilita partajarea informațiilor și resurselor în cadrul organizației.

• Scop: Principalul scop este de a îmbunătăți comunicarea internă, colaborarea și eficiența operațională, oferind angajaților acces securizat la:

  • Documente interne, manuale, politici.

  • Baze de date, aplicații specifice.

  • Anunțuri, calendare, directoare de angajați.

  • Instrumente de colaborare (wiki-uri, forumuri interne).

• Securitate: Este protejat de firewall-uri și alte măsuri de securitate pentru a preveni accesul neautorizat din exterior.

• Extranet: O extindere a unui intranet care permite acces securizat unor părți externe autorizate, cum ar fi parteneri, furnizori sau clienți, la anumite informații sau aplicații ale organizației.

Protocoalele de rețea sunt seturi de reguli și standarde care guvernează modul în care datele sunt formatate, transmise și primite între dispozitivele dintr-o rețea. Fără protocoale, comunicarea ar fi haotică și imposibilă. Ele asigură interoperabilitatea și ordinea în traficul de date.

Cel mai faimos set de protocoale este Suita de Protocoale Internet (Internet Protocol Suite), cunoscută și sub numele de TCP/IP, care este fundamentul Internetului și al majorității rețelelor moderne. Aceasta este adesea împărțită în mai multe straturi (sau nivele), conform modelului OSI (Open Systems Interconnection) sau modelului TCP/IP:

Modelul TCP/IP (simplificat la 4 straturi)

Stratul de acces la rețea (Network Access Layer):

1. • Definește modul în care datele sunt transmise fizic prin mediul de transmisie (cabluri, wireless).

   • Protocoale comune:

     • Ethernet: Cel mai răspândit protocol pentru rețelele LAN cu fir.

     • Wi-Fi (IEEE 802.11): Standardul pentru rețelele locale fără fir.

     • ARP (Address Resolution Protocol): Mapează adresele IP logice la adresele MAC fizice.

Stratul Internet (Internet Layer):

1. • Responsabil pentru adresarea logică (adrese IP) și rutarea pachetelor de date între rețele.

   • Protocoale comune:

     • IP (Internet Protocol): Protocolul fundamental care definește cum sunt adresate și direcționate pachetele de date. Există IPv4 (versiunea predominantă) și IPv6 (noua versiune, care oferă mult mai multe adrese).

     • ICMP (Internet Control Message Protocol): Folosit pentru a trimite mesaje de eroare și informații operaționale (ex: comanda ping).

     • IGMP (Internet Group Management Protocol): Folosit pentru a gestiona apartenența la grupuri de multicasting.

Stratul de Transport (Transport Layer):

1. • Asigură comunicarea de la un proces la altul și gestionează segmentarea, controlul fluxului și detectarea erorilor.

   • Protocoale comune:

     • TCP (Transmission Control Protocol): Oferă o conexiune fiabilă, orientată pe conexiune, asigurând că datele sunt livrate în ordine și fără erori. Folosit pentru aplicații care necesită fiabilitate (ex: navigare web, e-mail, transfer de fișiere).

     • UDP (User Datagram Protocol): Oferă o comunicare mai rapidă, fără conexiune, dar nu garantează livrarea sau ordinea pachetelor. Folosit pentru aplicații unde viteza este mai importantă decât fiabilitatea absolută (ex: streaming video, jocuri online, VoIP).

Stratul de Aplicație (Application Layer):

1. • Cel mai înalt strat, care permite aplicațiilor să interacționeze cu rețeaua. Aceste protocoale definesc regulile pentru servicii specifice.

   • Protocoale comune:

     • HTTP (Hypertext Transfer Protocol): Baza World Wide Web-ului, folosit pentru a transmite pagini web.

     • HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure): Versiunea securizată a HTTP, utilizând criptarea SSL/TLS.

     • FTP (File Transfer Protocol): Utilizat pentru transferul de fișiere între calculatoare.

     • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): Utilizat pentru trimiterea e-mailurilor.

     • POP3 (Post Office Protocol version 3) / IMAP (Internet Message Access Protocol): Utilizate pentru primirea e-mailurilor.

     • DNS (Domain Name System): Convertește numele de domenii (ex: https://www.google.com/search?q=google.com) în adrese IP numerice.

     • SSH (Secure Shell): Permite accesul securizat la un calculator la distanță.

     • DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol): Atribuie automat adrese IP și alte configurații rețelei.